新颖射频功放电路打造全程

本文提出一种新颖的射频功率放大器电路结构，使用一个射频功率放大器实现GSM/DCS双频段功率放大功能，锐迪科的RDA6218就是采用这种结构。射频功率放大器管芯由原来的两个减少为一个，同时此结构射频功率放大器及输出匹配网络与CMOS控制器、射频开关集成至一个芯片模块，组成 GSM/DCS双频段射频前端模块，如图1所示。
　　


　　图1 GSM/DCS双频段射频前端模块示意图。
　　单芯片放大器电路
　　本设计中的射频功率放大器电路采用三级放大的电路形式。如图2所示，将射 频功率放大器电路的靠前级分成两个独立的输入端，分别对应于GSM 和DCS功率放大频段。然后共用第二级和第三级放大电路。在输出端实现了可以同时应用于GSM、DCS频段的输出匹配网络。由于第二级和第三级为GSM和 DCS两个频段共用的电路放大级，因此在设计此两级电路时需要同时兼顾GSM和DCS两个频段的要求。
　　


　　图2、 双频段功率放大器电路原理图。
　　本电路中第三级设计为功率放大级，在通常电池电压供电的情况下，为使GSM频段和DCS频段功率输出分别达到35dBm和33dBm，因此 GSM频段和DCS频段的功率输出阻抗分别设计为2Ω和3Ω。由于GSM频段输出功率大于DCS频段输出功率，因此设计第三级功率管Q3较大输出功率达 35dBm。
　　该电路中第二级为功率驱动级，因为需要同时覆盖GSM和DCS两个频段，频率范围很宽，因此设计第二级放大电路采用负反馈结构，将工作频率从GSM频段拓宽至DCS频段。同时，第二、三级级间匹配网络也设计为宽带匹配网络。本设计电路中，第二级和第三级的总体增益设计为25dB，频率范围覆盖GSM和DCS频段。仿真结果如图3所示。
　　


　　图3 第二级和第三级增益仿真结果。
　　由于高频段(DCS)的增益在第二和第三级时略低，因此设计靠前级放大电路时，DCS频段靠前级增益比GSM频段靠前级高约3dB。同时，在DCS 频段射频输入端加入滤波网络，如图2所示。此滤波网络对GSM频段信号起到带阻作用，同时对DCS频段信号起到带通作用，加入此滤波网络可有效地提高交叉隔离度。该滤波网络的仿真原理图与仿真结果分别如图4、图5所示。本设计电路GSM频段和DCS频段总增益仿真结果如图6、图7所示。